Interfacce Cervello-Computer (BCI) in Evoluzione, Offrendo Speranza a Chi soffre di Condizioni Neurologiche

La domanda di interfacce cervello-computer (BCI) continua a crescere. Le BCI possono sembrare fantascienza, ma la ricerca e lo sviluppo investiti nei sistemi odierni le rendono capaci di cose sorprendenti. Questi dispositivi consentono alle persone di comunicare con dispositivi elettronici solo con il pensiero. In particolare, un gruppo di ricercatori della Carnegie Mellon crede di aver scoperto un modo per migliorare la qualità delle BCI. Ecco cosa c’è da sapere.

Lo studio, pubblicato su Nature Communications, introduce un nuovo metodo per migliorare le prestazioni delle BCI non invasive. Il metodo sfrutta gli ultrasuoni per migliorare la trasmissione dei dati tra i dispositivi indossabili e la mente. In tal modo, i loro risultati hanno entusiasmato l’intera comunità.

Interfacce Cervello-Computer (BCI)

Le interfacce cervello-computer rappresentano l’evoluzione naturale dell’interazione tra uomo e macchina. Molte persone sono sorprese nell’apprendere che la prima tastiera non è stata progettata con molta attenzione. I progettisti dei computer erano più concentrati su altri compiti piuttosto che creare un nuovo modo di inserire testo in una macchina. Oggi, interagire con le macchine è diventato un obiettivo centrale per gli sviluppatori che cercano di rendere questi momenti fluidi.

I dispositivi BCI possono realizzare questo compito. Questi dispositivi misurano i pulsi elettromagnetici nel cervello e li traducono in azioni. I migliori sistemi monitorano i circuiti neurali mediante procedure non invasive, come i dispositivi indossabili. Il vantaggio di questa tecnologia è che è economica da produrre, facile da usare e chiunque può sfruttarne le funzionalità.

Il Mercato delle Interfacce Cervello-Computer Pronto a Decollare

Secondo l’ultimo rapporto di Skyquest, il mercato delle BCI è destinato a registrare un aumento dei ricavi. I dati mostrano che il mercato si espanderà a 6,18 miliardi di dollari entro il 2030. Questa crescita rappresenta un CAGR del 17,16% per gli anni successivi. Tale crescita proviene da molti settori, inclusi l’uso crescente nei settori medico, dei giochi e dell’intrattenimento.

Lo stesso studio ha rivelato come l’IA e il machine learning spingano questa tecnologia a nuovi livelli. Questi algoritmi hanno permesso ai sistemi di apprendere a fare di più e migliorare la precisione. Il meglio di tutto è che più dati vengono ricevuti, migliore è la performance. Di conseguenza, il mercato delle BCI è destinato a una crescita significativa.

Problemi con le Interfacce Cervello-Computer

Il concetto di BCI sembra ottimo sulla carta, ma decifrare le onde cerebrali è molto più difficile di quanto si possa immaginare. Soprattutto quando si considera che la maggior parte del lavoro deve essere condotto in modo non invasivo. Il pubblico non accetterebbe un gran numero di pazienti feriti a causa di impianti cerebrali che non funzionano.

Le BCI non invasive sono l’opzione migliore. Sono facili da integrare e universalmente disponibili anche per individui gravemente disabili. Oggi, le BCI non invasive misurano l’attività delle onde cerebrali al di fuori del cranio. Questo strato aggiuntivo di interferenza riduce significativamente l’accuratezza di questi dispositivi, provocando tassi di errore più elevati rispetto alle opzioni invasive.

Studio

Lo studio, “Ultrasuoni focalizzati transcranici su V5 migliorano l’interfaccia cervello-computer del movimento visivo umano modulando l’attenzione basata sulle caratteristiche”, rivela che la neuromodulazione mirata agli ultrasuoni può migliorare le capacità di comunicazione cerebrale con le BCI non invasive. I ricercatori volevano testare se gli ultrasuoni focalizzati transcranici (tFUS) combinati con l’elettroencefalografia ad alta densità (EEG) e l’imaging della sorgente (ESI) potessero migliorare le prestazioni e fornire la capacità di comunicazioni bidirezionali.

Ricercatori

Il rapporto è stato presentato da ricercatori della Carnegie Mellon guidati da Bin He. Il suo team ha trascorso anni a ricercare, sviluppare e migliorare la tecnologia BCI. In particolare, i ricercatori sono specializzati in BCI non invasive, rendendoli il gruppo ideale per condurre questo studio.

È importante notare che lo studio ha ricevuto un significativo sostegno da parte dell’Initiativa BRAIN del NIH e dell’Initiativa HEAL (Helping to End Addiction Long-term Initiative) del NIH. Questi gruppi hanno fornito supporto materiale e finanziario per garantire che i ricercatori avessero accesso a tutti gli strumenti necessari. I dati ora serviranno a promuovere una varietà di studi scientifici molto necessari.

Test

La fase di test dello studio ha coinvolto 25 soggetti dotati di un cappuccio EEG costruito su misura. Il cappuccio è stato progettato per catturare e registrare le onde cerebrali, che vengono poi inviate a un algoritmo di IA per l’elaborazione. Il sistema utilizza algoritmi di deep learning per decodificare le onde e migliorare le prestazioni man mano che accumula esperienze.

I partecipanti hanno avuto due compiti principali. Il primo compito era controllare un braccio robotico. Tutti i soggetti sono riusciti a manipolare con successo la mano meccanica usando solo la mente. Il test successivo ha visto i partecipanti utilizzare un BCI speller. Gli speller sono comunemente usati da persone disabili per migliorare la comunicazione.

Risultati

I risultati dello studio sono stati sorprendenti. I partecipanti sono stati in grado di manipolare il braccio robotico con facilità. L’algoritmo di IA ha tradotto e decodificato con successo l’attività cerebrale in compiti pertinenti in tempo reale. Il dispositivo ha poi codificato un segnale di ritorno, informando l’individuo che il compito era completato. Questa comunicazione bidirezionale è stata una prima per questa tecnologia, segnando una pietra miliare importante nello sviluppo.

I dati hanno evidenziato che il tFUS ha migliorato significativamente le prestazioni dei dispositivi EEG indossabili. I dispositivi sono stati in grado di catturare meglio l’attività cerebrale, riducendo l’errore anche nel compito di BCI speller. Le onde ad alta frequenza hanno contribuito ad aumentare le attività theta e alfa, l’elaborazione visiva dorsale e l’oscillazione neurale theta elevata. Questi segnali successivi hanno migliorato la concentrazione.

Fonte – Carnegie Mellon

Risultati del Test BCI Speller

I risultati del test BCI speller hanno mostrato che i partecipanti sono stati in grado di scrivere correttamente la parola desiderata con coerenza quando un fascio di ultrasuoni focalizzato è stato applicato esternamente alla corteccia visiva del cervello. Gli scienziati hanno analizzato i risultati e scoperto che la neuromodulazione ha potenziato l’impegno neurale, portando a una maggiore precisione. I partecipanti possono scrivere parole complesse, inclusa Carnegie Mellon, come parte del test. Di conseguenza, questa scoperta potrebbe migliorare la vita di milioni di persone disabili a livello globale.

Benefici

Questa ricerca potrebbe portare seri benefici nei prossimi mesi. In primo luogo, il loro studio aiuta a favorire ulteriori investimenti e ricerche nella tecnologia BCI. La tastiera è rimasta invariata sin dall’introduzione del personal computer. Una BCI rappresenterebbe un enorme upgrade che aprirebbe la porta a una nuova era tecnologica.

I ricercatori hanno dimostrato come la neuromodulazione a ultrasuoni focalizzati sul cervello migliori la capacità di comunicare con i sensori EEG esterni. Ora, il team cercherà di realizzare versioni più miniaturizzate della loro tecnologia, utilizzabili ovunque da chiunque. Inoltre, il modello di IA si espanderà man mano che verranno introdotti più dati.

Caso d’uso

Esistono molti casi d’uso per i dispositivi BCI. Immagina di controllare il tuo smartphone semplicemente con la mente. Per la persona media, questo compito sembra magia, ma la scienza non è così lontana. Dove questa tecnologia fa la differenza è quando si approfondiscono i suoi principali casi d’uso:

Sanità

Milioni di persone in tutto il mondo sono disabili e incapaci di comunicare o gestire compiti complessi. L’integrazione delle BCI con l’IA potrebbe semplificare notevolmente la vita di questi individui. Questa tecnologia si combinerà con servizi di viaggio automatizzati per consentire alla persona media di spostarsi e svolgere attività indipendentemente dal proprio stato fisico. Per chi soffre di condizioni neurologiche, questa soluzione è perfettamente sensata.

Industria

Ci sono infinite modalità in cui le BCI potrebbero aiutare a snellire i processi industriali. Questi protocolli aiuteranno ingegneri e altri professionisti qualificati ad accedere e condividere dati preziosi in tempo reale. Queste informazioni si combineranno con potenti algoritmi di IA per aumentare l’efficienza e migliorare i risultati ovunque sia possibile.

Aziende che Potrebbero Beneficiare da Questa Ricerca

La ricerca continua sulle BCI aiuterà a promuovere l’adozione di nuove tecnologie in futuro. In particolare, l’eliminazione delle barriere tecniche all’adozione in molti settori diventerà una realtà man mano che le BCI diventeranno più diffuse. Per ora, ecco alcune aziende che sono posizionate in modo strategico mentre il mercato delle BCI si espande.

1. Blackrock Neurotech

Blackrock Neurotech è un importante concorrente nel settore BCI. L’azienda offre diversi prodotti al pubblico che sfruttano la tecnologia BCI. Il sistema MoveAgain BCI è una soluzione approvata dalla FDA che consente alle persone disabili di migliorare la loro gamma di movimento, la comunicazione e altro ancora utilizzando le BCI.

Blackrock Neurotech è specializzata in tecnologia BCI invasiva. Questi piccoli impianti hanno una migliore intensità del segnale e precisione rispetto alle tecnologie non invasive, poiché evitano l’interferenza cranica. L’azienda offre inoltre alle persone disabili un prodotto che consente di muovere il cursore del mouse con il pensiero. Tutte queste funzionalità hanno il potenziale di migliorare la vita di milioni di persone.

Gli asset di Blackrock Neurotech sono in crescita. L’azienda ha ottenuto un forte finanziamento da USDT (TETHER) al lancio e lo ha utilizzato per potenziare la sua offerta di prodotti e la ricerca. L’ultimo prodotto dell’azienda si chiama Neurolace. Si tratta di un impianto altamente sensibile con oltre 10.000 canali per fornire una precisione superiore rispetto alle offerte precedenti.

2. Trimble

(TRMB )

Trimble considera la tecnologia BCI un’aggiunta essenziale al processo di costruzione. L’azienda è specializzata in prodotti progettati per potenziare i settori dell’architettura, dell’ingegneria e delle costruzioni. L’azienda ha introdotto soluzioni di dati intelligenti e recentemente ha collaborato con Neurable, cercando di introdurre nuovi strumenti che migliorino le prestazioni e la produttività.

L’uso di dispositivi BCI indossabili in questo settore aiuterà a snellire la creazione e la collaborazione su grandi progetti in futuro. Migliorerà la capacità dei costruttori di comunicare teorie e concetti complessi. L’integrazione di soluzioni AR e VR è solo uno dei modi in cui l’ingegneria sta cambiando. In futuro, gli ingegneri potenziati dall’IA utilizzeranno i sistemi BCI per ideare nuovi progetti che verranno poi sottoposti a simulazioni di test prima di essere approvati e realizzati.

Trimble è un fornitore statunitense di software e hardware che ha costruito una reputazione di qualità. Il record e le offerte del produttore lo rendono un’ottima aggiunta a qualsiasi portafoglio. Inoltre, il loro lavoro con la tecnologia BCI ha il potenziale di rivoluzionare il settore.

Altri Notevoli Progressi nelle BCI

Ci sono molti altri progressi e progetti BCI degni di nota. Queste innovazioni tecnologiche continuano a guidare l’innovazione e l’adozione. Ecco alcuni dei più notevoli progressi BCI realizzati di recente.

Militare Cinese

Il militare cinese ha suscitato preoccupazione dopo aver mostrato una nuova interfaccia BCI. L’interfaccia era collegata a una scimmia che utilizzava il dispositivo per controllare con successo un braccio meccanico in tempo reale. È importante notare che il governo cinese è un grande sostenitore della tecnologia BCI. In passato, hanno promosso la tecnologia come un ottimo modo per migliorare la memoria, il sonno, l’attenzione e altre funzioni cerebrali. Ora, questa tecnologia aiuterà a mantenere i loro combattenti al meglio.

Militare Americano

Per non restare indietro, l’esercito statunitense è stato coinvolto in alcune proprie sperimentazioni BCI. Uno studio ha fatto controllare ai soldati cani robotici usando la mente. I ricercatori hanno fatto dirigere a un soldato un cane meccanico attraverso vari punti di riferimento su una mappa. Il soldato utilizzava la piattaforma Microsoft HoloLens.

Questo non è affatto il primo progetto dell’esercito statunitense nelle capacità offerte dalle BCI. Nel 2015, i ricercatori hanno permesso a una donna disabile di controllare un F-35 simulato usando segnali cerebrali. Di conseguenza, in futuro, la guerra potrebbe diventare più mentale di quanto si immagini.

Futuro delle Interfacce Cervello-Computer

Man mano che i ricercatori creano dispositivi e indossabili più sensibili ed efficaci per misurare le onde cerebrali, le capacità delle BCI miglioreranno. In futuro, l’elaborazione del segnale sarà perfezionata insieme a modelli di IA avanzati che potranno codificare facilmente attività cerebrali complesse. Pertanto, il giorno non è lontano: quando potrai semplicemente desiderare una pizza, prima di rendertene conto, un drone avrà una fetta calda sulla tua soglia.

Le Interfacce Cervello-Computer Potrebbero Cambiare il Mondo

Quando osservi l’infinito potenziale delle BCI, è facile immaginare un futuro in cui tutti sembrano possedere poteri quasi sovrumani. Immagina di usare la mente per comunicare, costruire e condividere idee. Tutti questi compiti e molto altro sono a portata di mano grazie agli sforzi continui di ingegneri geniali come quelli della Carnegie Mellon.

Puoi saperne di più sui progetti blockchain entusiasmanti qui.